張建民

（晉能控股裝備制造集團(tuán)大同機(jī)電裝備有限公司中央機(jī)廠， 山西 大同 037001）

引言

當(dāng)前液壓支架構(gòu)件在生產(chǎn)制造工作過程中較常用的焊接方法，是以二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和富氬氣體保護(hù)焊方式為主，在焊接過程中通過人工或者焊接機(jī)械設(shè)備進(jìn)行操作。在液壓支架構(gòu)件焊接工作中，較常用的焊接方法仍然是以二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊為主，由于液壓支架結(jié)構(gòu)構(gòu)件構(gòu)成相對(duì)較復(fù)雜，液壓支架的蓋板通常是構(gòu)成箱體結(jié)構(gòu)的最后一個(gè)零件，一般采用單側(cè)坡口焊接方法，坡口位置的焊接縫質(zhì)量直接關(guān)系到整個(gè)液壓支架的穩(wěn)定性。有效結(jié)合各煤礦單位所使用的液壓支架構(gòu)件經(jīng)常產(chǎn)生損壞的位置可以看出，在液壓支架蓋板位置的焊接縫產(chǎn)生的破損問題最明顯，因此需要針對(duì)二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊和人工焊接兩個(gè)方面展開坡口焊接試驗(yàn)與分析工作。

1 坡口橫焊和平焊工作分析

液壓支架結(jié)構(gòu)件蓋板位置的坡口焊接工作中，通常使用的是平焊和橫焊兩種方式，各工作單位對(duì)于坡口焊接工藝都有著自身常用的焊接手法，但是在現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)和檢驗(yàn)工作當(dāng)中，仍然存在很多焊接工作缺陷及焊接工藝標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范等問題，需要對(duì)其進(jìn)行全面修整。

1.1 坡口平焊

坡口橫焊主要指焊接點(diǎn)處于水平位置，或傾斜角度相對(duì)較小的焊接縫，焊接過程中焊條位于工件表面之上，焊接工作人員通過正向俯視焊接工件來進(jìn)行焊接。因?yàn)楹附涌p處于水平位置，熔滴主要是靠自重進(jìn)行過渡處理，整個(gè)操作技術(shù)手法較容易掌控，更加適用于初學(xué)工作人員。

在焊接工作中可以通過使用直徑相對(duì)較大的焊條或焊接電流較大的焊接方法提高焊接工作效率，因此在液壓結(jié)構(gòu)件焊接工作中應(yīng)用較廣泛。但是在實(shí)行焊接工作中平焊位置如果是打底焊的情況下，熔頭不容易被觀察和控制，因此在針對(duì)這一位置進(jìn)行焊接時(shí)，在電弧吹力和熔化金屬作用力的條件下，會(huì)造成焊接面產(chǎn)生焊縫咬邊、燒穿、無法充分焊透及沒有熔合等缺陷[1]。

1.2 坡口橫焊

橫焊屬于焊接垂直或者傾斜平面上的水平方向焊接縫，對(duì)于焊接工作過程中所產(chǎn)生的熔池液態(tài)金屬及焊接產(chǎn)生的熔渣，在自身重力作用條件下會(huì)出現(xiàn)下落情況，造成焊道表面上色區(qū)域出現(xiàn)咬邊、焊接下側(cè)區(qū)域出現(xiàn)凸起等情況容易造成焊瘤、夾渣等缺陷。在實(shí)際焊接工作中如果工作人員出現(xiàn)操作失誤，會(huì)進(jìn)一步加劇這一問題所產(chǎn)生的影響，根部采用單面焊接雙面成型的方法更加容易掌握和控制[2]。

2 坡口橫焊和平焊試驗(yàn)方法與工藝技術(shù)

2.1 試驗(yàn)材料和對(duì)應(yīng)條件

為了更加真實(shí)地分析液壓支架結(jié)構(gòu)件焊接過程中的實(shí)際情況，在焊接試驗(yàn)條件設(shè)置方面，必須要和實(shí)際的生產(chǎn)工作相符合。本次試驗(yàn)材料選擇的是材質(zhì)為Q460C、厚度為20 mm 的鋼板作為其中的母材，鋼板材料符合低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼材料的規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)，試件規(guī)格大小為20 mm×150 mm×300 mm，同時(shí)記錄鋼板材料的批號(hào)情況。因?yàn)楹附愉X材主要作為低合金高強(qiáng)度鋼材料，因此通過使用焊接裂紋敏感程度相對(duì)較低、焊縫金屬韌性相對(duì)較高的低強(qiáng)匹配焊接技術(shù)方法，可以有效控制焊接冷縫問題的產(chǎn)生，同時(shí)可以進(jìn)一步保證接頭位置的抗折斷性能和條件。

試驗(yàn)條件方面，焊接設(shè)備使用的是奧太NBC-500 焊接機(jī)設(shè)備，焊接方法選用的是二氧化碳?xì)怏w保護(hù)焊，實(shí)現(xiàn)直流反接氣體的純度大小為99.9%，環(huán)境溫度范圍控制在20～30 ℃，在室內(nèi)進(jìn)行焊接工作，焊接工作人員具備專業(yè)的焊接資格證書，質(zhì)量檢測(cè)工作人員具備相應(yīng)的檢驗(yàn)資質(zhì)證書[3]。

2.2 焊接工藝方法

本次焊接試驗(yàn)工作總共分為三組，每一組所使用的焊接方式有所不同，通過有效對(duì)比三組試驗(yàn)焊接構(gòu)件接頭形式保持相同，均使用的是角接連接坡口焊接縫，其中焊接試件的一處坡口位置規(guī)格為14 mm×45°，為了保證焊接位置坡口大小的統(tǒng)一性，通過使用火焰切割機(jī)械設(shè)備對(duì)其進(jìn)行定位加工處理，經(jīng)過切割后修模切割表面氧化皮，同時(shí)沒有出現(xiàn)明顯金屬光澤，焊接構(gòu)件1 和焊接構(gòu)件2 拼裝根部間隙大小在1～2 mm，低于試件2 上表面位置間隙5 mm，有效模擬主筋板和蓋板之間的連接方式。試件接頭形式，如圖1 所示。

圖1 試件接頭形式（單位：mm）

焊接之前需要將等待焊接的位置，及其焊接周邊20 mm 范圍內(nèi)進(jìn)行充分打磨見光，有效清除表面多余的浮銹、油污及氧化皮。在焊接工作之前相關(guān)工作人員需要熟悉焊接工藝參數(shù)及焊接工作過程中的各種技術(shù)要求，工作人員和檢驗(yàn)工作人員需要全面記錄焊接工作過程中的各項(xiàng)參數(shù)信息。焊接工作結(jié)束之后相關(guān)工作人員對(duì)于焊接參數(shù)記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步匯總，對(duì)焊接工藝參數(shù)進(jìn)行更深入的分析，對(duì)于焊接結(jié)束之后的試件需要有效做好標(biāo)記處理，在室溫環(huán)境下靜止1 d 之后，對(duì)焊接部分的質(zhì)量情況進(jìn)行檢查[4]。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 焊接外觀檢查

在焊接外觀檢查工作過程中，根據(jù)液壓支架結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)條件，對(duì)每一種焊接縫的焊接外觀情況進(jìn)行觀察和分析，其中焊接試件1 和試件3 在焊接縫的外觀上表現(xiàn)較平整，焊道和焊道之間的過渡較平滑，表面每道焊接縫寬度保持均勻。第2組焊接試件當(dāng)中焊接縫的外觀表現(xiàn)相對(duì)較差，焊道中間存在小夾溝，個(gè)別焊道剩余高度偏大。經(jīng)過多組試驗(yàn)分析之后可以得出結(jié)論，平焊蓋面的外觀質(zhì)量好于橫焊蓋面位置。

3.2 無損檢測(cè)

根據(jù)焊縫無損檢測(cè)超聲波檢測(cè)技術(shù)工作方法，結(jié)合相關(guān)檢測(cè)工作標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各組不同的焊接縫質(zhì)量情況展開超聲波探傷無損檢測(cè)，其中焊接質(zhì)量符合檢測(cè)等級(jí)B 級(jí)以上。通過無損檢測(cè)分析可以得出，第1 組焊接試件容易產(chǎn)生缺陷位置處于根部，以未熔合出現(xiàn)夾渣缺陷問題為主；第2 組試件的焊接縫容易產(chǎn)生缺陷位置，表現(xiàn)為填充長(zhǎng)的坡口一側(cè)以氣孔和夾渣為主；第3 組試件的焊接縫內(nèi)部缺陷問題，相比于第1 組和第2 組相對(duì)較少。經(jīng)過試驗(yàn)分析工作之后得出，橫焊打底平焊填充蓋面的焊接方法，可以有效提高坡口焊接縫的內(nèi)部焊接工作質(zhì)量，防止出現(xiàn)較嚴(yán)重的焊接質(zhì)量問題。在焊接工作過程中需要對(duì)焊接電流、電壓、焊接速率及焊槍的角度進(jìn)行有效調(diào)整，如果焊接操作存在失誤的情況，容易出現(xiàn)焊接部位燒傷或者焊接材料沒有完全熔合等缺陷，橫焊打底焊要求的操作專業(yè)技能相對(duì)較低，焊接工作人員更容易掌握焊接電流、電壓和焊接速度等參數(shù)，適用性范圍更廣，整個(gè)操作的容錯(cuò)率相對(duì)較高，在操作不當(dāng)?shù)那闆r下處于坡口一側(cè)的位置，容易產(chǎn)生氣孔夾渣等缺陷情況[5]。

3.3 試驗(yàn)結(jié)論

液壓支架結(jié)構(gòu)件在焊接工作當(dāng)中，整體焊接工藝方法為：全位置打底焊接工作結(jié)束之后，再進(jìn)行表面填充和蓋面結(jié)構(gòu)焊接，對(duì)于相同位置的多層多道焊接工作而言，需要分為兩次加以開展。通過這種焊接方法可以有效控制焊接構(gòu)件產(chǎn)生嚴(yán)重的變形情況，通過上述焊接試驗(yàn)分析之后得出，橫焊打底焊接所使用的電流焊接速率高于平焊打底焊接的方法，因此橫焊打底焊接工作效率相對(duì)較高，同時(shí)該焊接工作方法更加容易被掌握，焊接的熔深相對(duì)較大，焊接工作質(zhì)量更符合工作標(biāo)準(zhǔn)。通過使用平焊填充蓋面使用電流焊接速率都略高于橫焊方法，但是焊縫內(nèi)部的質(zhì)量以及焊接外觀的質(zhì)量，都明顯好于橫焊填充和蓋面焊接方法。

4 結(jié)語

通過對(duì)液壓支架構(gòu)件進(jìn)行平焊和橫焊試驗(yàn)，分析得出兩種不同的焊接工作方法，在液壓支架焊接工作當(dāng)中的優(yōu)劣勢(shì)情況，并且對(duì)坡口橫焊和平焊工藝進(jìn)行更深入的探索與優(yōu)化，最大限度地減少液壓支架構(gòu)件焊接缺陷程度，提高液壓支架構(gòu)件的質(zhì)量和穩(wěn)定性，保證液壓支架設(shè)備的功能正常發(fā)揮。